★广州数控设备有限公司张俊昌，江文明，吴成涛

1 背景

燃气表作为生活中常见的计量设备，其正常工作和有效精准的检定关乎人民群众利益。在日常检定时，检定方式的不合理和不科学极易导致检定结果的不准确。随着燃气在家庭生活的不断普及，燃气表的正常应用关乎人民群众的生命财产安全。因此通过对燃气表合理化、科学化的检定，保证安全使用燃气具有重要意义。

通过对燃气表的精准检定，可以保障燃气表正常运行以获得数据准确度，避免燃气企业与燃气用户产生费用分歧和不必要的纠纷，最大程度保障消费者和燃气企业的合法权益。否则，燃气表精准度不高，亦或导致出现安全隐患和社会矛盾安全风险，同时对燃气使用量的统计也会产生不良影响，从而影响国家对于燃气用量的数据分析和调控，因此对于燃气表的准确检定至关重要。

目前我国在线运行居民燃气表约有1.5亿台，其中3000-4000万台为智能燃气表，每年由广州能源检测研究院检定的供广州地区使用的民用智能燃气表约40-50万台，检定任务非常繁重。国家计量检定规程JJG577-2012规定：以天然气、液化石油气为介质的燃气表使用期限一般不超过10年、6年，燃气表强制更换、检定工作量大。人工参与检定作业，靠人眼对比数据，必定受到人为因素的影响，稳定性、准确性难以一直保证。因此，研发一种机器人燃气表智能检定系统具有重要意义。

综上所述，在燃气表检定作业领域，采用工业机器人替代人工作业是非常迫切的需要。工业机器人替代人工作业，不仅大大缩减了作业人员数量，且保证了检定质量的稳定性及准确性，提高了生产效率，降低了对作业工人的技术要求及劳动强度，极大程度保障了作业人员的安全，不仅降低了用人成本，也解决了缺工或无工可用的困难。

2 案例实施与应用

该系统的建设由供储料自动循环系统、机器人自动化系统、工业自动化燃气表智能检定系统和实验总控及数据处理系统四大部分组成。根据检定规程，该系统可以对燃气表的外观、密封性、压力损失、示值误差以及附加装置功能等要素进行检测。从样品送检、码垛拆箱、取表去帽、规程检定、原始记录、出具证书、打印张贴燃气表合格标识、打包封箱、打印张贴箱体新标签、码垛缠膜等工作流程全部自动完成。该系统建设共投资五百万，历时10个月完成相应设计、制造、装调，一次性通过了专家组对该项目的验收并投入使用。

采用工业机器人配套视觉技术、智能物流技术、传感技术、实时监控检测技术等，采用音速喷嘴标准流量计比较法原理进行燃气表检定，很好地满足了该系统所需的相应功能性要求。在满足对不同生产厂家的燃气表进行检定的前提下，系统突出智能无人检定、自动化程度高、准确度高，范围度宽等优点。

该系统投入使用后，缩减了16名作业人员，节约了劳动力，检测结果一致性更高，不再受人为主观因素的影响。

自动线可以自动记录日期、班次、操作者、表向、表型、初校、复校、密封性检测的所有数据。并可查询每道工序的工作时间、产量、合格率等数据。可以连接看板，可图形化显示统计数据；测试软件在不同流量点的信号当量可分段设置。

图1 整体项目布局示意图

3 关键技术

机器人燃气表智能检定系统集机械设计与制造、图像处理及分析、智能控制、物流管理等先进技术于一体，围绕燃气表检定系统的信息化、智能化、无人化需求拟解决的关键技术如下：

（1）基于机器视觉技术，取代燃气表计量检定中的人工判断工作，对燃气表铭牌或表体上的制造商名称（商标）、制造计量器具许可证标志和编号等品牌资质，产品名称、型号规格、出厂编号、制造年月等产品，准确度等级、流量范围、最大工作压力、回转体积、适用环境温度范围、气体流向箭头或文字等技术指标信息，并判断机械封印完整、指示装置合规（计数器末位数码体积、累积流量等）、附加装置齐全，实现燃气表外观质量与测量特性分析评价；

（2）基于智能控制技术，实现燃气表的多规格、多工位智能调度，进行外观、密封性、压力损失、示值误差、附加装置功能检测等5项检测项目。相比于传统的人工调度方式，本系统具有易于管理、生产效率高、安全性可靠且经济效益显著等特点，可以在高危环境下实现全天候作业；

（3）基于物流管理技术，针对运输整垛物料、运输整箱物料、开箱封箱、打码贴标过程实行智能化管理，实现物流过程中运输、存储、包装、装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化。如采用音速喷嘴标准流量计配套智能物流系统进行燃气表检定。依据有关的国家检定规程，该检定系统可对G1.6、G2.5和G4的民用膜式燃气表进行首次检定和周期检定。

4 创新与指标实现

（1）该系统的创新如下:

· 研制我国第一套燃气表智能检定系统，实现多规格燃气表的全流程自动化检定；

· 基于视觉技术实现了燃气表外观缺陷和信息数据在线识别；

· 基于“互联网+”技术自动生成检定证书，实现燃气表生命周期跟踪。

该系统达到的技术指标：

· 机器人燃气表智慧检定系统不确定度优于0.5%；

· 机器人燃气表智慧检定系统不合格产品发现率不低于99.99%；·动态图像识别功能正确率不低于99.99%；

· 机器人“取帽盖帽”功能正确率不低于99.99%。该系统达到的经济指标：

· 为企业减负约1600万元的检定费用；

· 实现了使用节能低碳环保的无纸化电子记录；

· 降低人力成本，每年可节约近160万元；

· 该系统建设共投资500万元，历时10个月完成相应设计、制造、装调，一次性通过了专家组对该项目的验收并投入使用。

图2 项目现场使用实图

5 成效与未来前景

机器人燃气表智能检定系统在广州能源检测研究院已通过相关专家组的验收，同时凭借其检测稳定可靠、连续作业、自动化程度较高的特性，得到用户和相关业内人士的一致好评，具有良好的应用前景：

（1）检定效率提高12倍，高效完成每年燃气表送检量，企业减负约1600万元。传统燃气表检定装置受人为工作时间和效率的影响，平均每年仅能完成业务量约400万元，难以完成每年企业的燃气表送检量。本系统应用后可实现7×24小时全天候作业，效率是传统方式的12倍，可以完全解决每年企业燃气表送检量。按照广州市的燃气表百万改造计划，广州每年燃气表新安装和更换量超过40万只。虽然家用燃气表被列入强制检定的工作计量器具目录范围内，属于行政事业性收费免征，但按照原来每个燃气表38元的检定效益计算，预计每年能为企业减少1600万元的强制检定费用负担。

（2）节约证书用纸，减少材料成本约60万元。燃气表智慧计量检定系统建成后，通过互联网把检定数据同步到证书系统的数据库中，实现原始记录和检定证书电子化，免除打印纸质版记录。按照每份原始记录及证书报告纸质成本共1.0元，每年检定40万个燃气表计算，每年可以节约成本为40万元。还有每年打印用的碳粉以及打印机损耗维护成本10万元，每年在纸质记录和证书报告可节省开支50万元；在纸张节约方面，按每份报告2页纸，每张纸重100g，则每年可减少80吨纸的消耗量。

机器人燃气表智能检定系统未来可面向燃气表的生产厂家及各地的检测机构推广应用。该系统既有利于丰富各地市场监管系统内对计量检定系统智慧化、无人化方面的研究，也有助于完善国家计量基础设施建设，强化工业基础。

 摘自《自动化博览》2022年11月刊